專利名稱：微波復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及到一種納米磁體與有機材料的微波 復(fù)合材料及其制備方法，所述微波復(fù)合材料除了用于微波器件，還可以用于微磁器件(比 如薄膜電感器)以及巨磁阻器件等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波技術(shù)通信的飛速發(fā)展促使微波器件向超小型化、平面化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的 微波傳輸線，如同軸線、波導(dǎo)、微帶線由于太笨重或難以加工，不適應(yīng)高頻器件發(fā)展的需要。 因此，尋求適合器件小型化的新型材料是材料研究的當(dāng)務(wù)之急。電磁波通過相對介電常數(shù)為、、相對磁導(dǎo)率為μ ^的介質(zhì)后，波長會縮短為原波 長的，所以使用高相對介電常數(shù)、或高相對磁導(dǎo)率μ r的材料，可以減小微波器件 尺寸，有利于器件的小型化。鐵磁材料具有高相對磁導(dǎo)率μ r,而且在相互垂直的穩(wěn)恒磁場和微波磁場的共同 作用下具有旋磁特性，即微波交變磁場中不僅產(chǎn)生與微波交變磁場同方向的磁感應(yīng)強度， 還會在與其垂直的方向上產(chǎn)生磁感應(yīng)強度，因此磁導(dǎo)率為一個張量，對左、右旋電磁波所呈 現(xiàn)的磁導(dǎo)率是不同的。正是由于鐵磁材料具有一系列的非互易效應(yīng)，所以該材料具有其他 微波材料所不能取代的地位。但是金屬鐵磁材料的電阻率小，產(chǎn)生的渦流損耗大，因此在實 際應(yīng)用中常用的是電阻率高的鐵氧體材料。最常用的鐵氧體微波元件有微波移相器、環(huán)形 器及隔離器等。不過，鐵氧體的飽和磁化強度低限制了微波器件的頻帶寬度。而且傳統(tǒng)的 微波集成電路中使用鐵氧體器件常用嵌入或插入的方式，做成混合集成電路，這種工藝不 容易做到器件小型化。當(dāng)前已知的改進方法就是直接在基片上生長磁性薄膜，做成一體化 的單片集成電路。另外，專利號為CN02113282.8的專利中公開了一種陶瓷基-高分子微波復(fù)合材 料，該微波復(fù)合材料將陶瓷粉末、有機磁性材料或無機磁性材料與粒狀、棒狀、粉狀的熱塑 性樹脂材料用常規(guī)的方法混合后，用熱壓、注塑、擠塑的方式制備成微波器件。該發(fā)明得到 的復(fù)合材料以陶瓷材料為基體，介電常數(shù)大，相對磁導(dǎo)率低，而且得到的材料為塊材，無法 實現(xiàn)一體化的單片集成電路，限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高飽和磁化強度和高 電阻率，柔韌性好且易于制備的復(fù)合材料以及所述復(fù)合材料的制備方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的微波復(fù)合材料，其特征在于，由鐵磁材料的納 米磁體和有機材料復(fù)合而成，所述納米磁體分布在所述有機材料中，所述鐵磁材料的納米 磁體的尺寸大于所述鐵磁材料的室溫超順磁臨界尺寸，所述有機材料的電阻率大于1 Ω cm。上述技術(shù)方案中，所述鐵磁材料與有機材料的質(zhì)量比為1 8 20 1。上述技術(shù)方案中，所述微波復(fù)合材料是制作在基片上的復(fù)合膜，所述復(fù)合膜與基片之間具有用于避免復(fù)合膜或基片開裂的緩沖層。上述技術(shù)方案中，所述有機材料是八羥基喹啉鋁、脂肪酸、氨基噻吩、聚六氟乙 烯、聚脲、聚苯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯、聚氨酯樹脂 或者上述有機物的混合物。上述技術(shù)方案中，所述有機材料是嚇啉類化合物、喹啉類化合物、吡咯類化合物、 酞菁類化合物、噻吩類化合物、聚乙炔、聚丙烯酸、硫醇、聚碳酸酯、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪 烷基腈、商代脂肪酸、異氰酸酯類化合物、聚合噻吩、簡單取代芳香化合物、含苯環(huán)的聚合 物、含萘環(huán)的聚合物、含芴環(huán)的聚合物、磷脂類化合物、肽、蛋白質(zhì)、DNA或者上述有機物的混 合物。上述技術(shù)方案中，所述鐵磁材料是Co、Fe、Ni、C0l_xFex,Ni^Fe,, C0l_xPtx、C0l_xCrx、 NihCop C0l_x_yFexNiy、Fe_Pt、Sm_Co、Nd-Fe-B、Fe_Pd、Co-Pd、Co-Fe-B 或 Fe-Co-Ni-B ；其中 0 < x < 1,0 < y < 1, J.0 < x+y < 1。上述技術(shù)方案中，所述鐵磁材料是Al-Ni-Co、Fe-Ba-0、Fe-Sr-O、Fe-Pb-O、 Sm-Co-Fe、Mn-Al-C、La-Ca-Mn-O、La-Sr-Mn-O、Fe_Si、Fe_Al、Fe_Mn、Fe_Cu、Fe_Mo、Fe-ff, Fe-Si-Al、Fe-P-C、R、R-R\R-M或者含有稀土元素的二元或多元氧化物；其中R、R—為稀土 金屬元素、M為非稀土金屬元素。本發(fā)明還提供了一種制備所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)將鐵磁材料的納米磁體和有機材料充分混合；2)在基片上生長步驟1)所得到的混合材料，得到復(fù)合膜。本發(fā)明還提供了另一種制備所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)選取鐵磁材料的納米磁體和有機材料；2)在基片上同時生長所述鐵磁材料的納米磁體和有機材料，得到復(fù)合膜。本發(fā)明還提供了第三種制備所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)選取鐵磁材料的納米磁體和有機材料；2)在基片上交替生長有機材料和鐵磁材料的納米磁體，得到多層次的復(fù)合膜。上述技術(shù)方案中，所述步驟2)之前，首先在所述基片上制備一層用于避免膜或基 片開裂的緩沖層。上述技術(shù)方案中，所述鐵磁材料與有機材料的質(zhì)量比為1 8 20 1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果1.本發(fā)明的有機材料/納米磁體復(fù)合材料相對傳統(tǒng)磁性材料同時具有高電阻率 和高飽和磁化強度。2.本發(fā)明中納米磁體分布在有機膜中，制備成的復(fù)合材料柔韌性好，具有一定彈 性。3.本發(fā)明中將納米磁體，特別是具有高度的磁各向異性一維磁性納米材料(磁性 納米線、磁性納米管)與有機材料復(fù)合，調(diào)節(jié)有機材料的種類以及有機材料與納米磁體的 質(zhì)量比，可以同時得到高相對磁導(dǎo)率、高相對介電常數(shù)的材料，有利于器件的小型化。4.比起常規(guī)的鐵氧體、陶瓷等微波材料，本發(fā)明的復(fù)合材料質(zhì)量大大減輕，實現(xiàn)器 件的輕便化，這正是飛行器微波天線急需的材料。5.本發(fā)明可在不同基片上得到復(fù)合薄膜，制備工藝可以與常規(guī)的半導(dǎo)體工藝兼容，實現(xiàn)一體化的單片集成電路。


以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中圖1為本發(fā)明的復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)截面圖，其中1為有機膜，2為納米顆?；蚣{米管 或納米線的截面；圖2為實施例3中共沉積方法示意圖，其中21為基片，22為待沉積的有機材料，23 為待沉積的磁性材料；圖3是實施例9使用原子力顯微鏡測得的一種有機材料與鐵磁材料的納米磁 體的復(fù)合薄膜的表面形貌圖，其中各個坐標(biāo)表示長度，X軸Y軸在水平面內(nèi)，掃描范圍是 5umX5um,Z坐標(biāo)表示顆粒的高度起伏。
具體實施例方式本發(fā)明是以有機材料和納米磁體(包括磁性納米顆粒、磁性納米薄膜、磁性納米 線或磁性納米管)復(fù)合而成的微波材料。本發(fā)明中，所述納米磁體是鐵磁材料的納米磁體。 所述納米磁體分布在所述有機材料中，如圖1所示，其中1為有機膜，2為納米顆?；蚣{米管 或納米線的截面。本申請人通過大量的實驗，發(fā)現(xiàn)以有機材料和納米磁體復(fù)合而成的微波材料同時 具有高飽和磁化強度和高電阻率的性質(zhì)。理論分析如下對于具有未滿的電子殼層的原子， 比如Co原子，原子磁矩不為零。由于原子間的交換作用使得某一區(qū)域的原子磁矩沿同一方 向排列，稱為自發(fā)磁化。外斯提出的分子場理論形象的解釋了材料內(nèi)部的磁矩的這種排列， 他認為在材料內(nèi)部存在一個很大的等效磁場(稱為分子場，大小為109A/m，來源為上面提到 的交換作用)，在這個磁場的作用下，所有磁矩自發(fā)的趨于一致取向。即使將磁體分散為顆 粒狀或者其它形狀的鐵磁體，只要其大小大于超順磁臨界尺寸(比如對于球形Co顆粒，其 尺寸應(yīng)大于它的室溫超順磁臨界半徑為8nm)，自發(fā)磁化性質(zhì)就不會改變，仍會保持其鐵磁 性質(zhì)。在本發(fā)明中使用的納米顆粒、納米線、納米管的尺度都大于所用材料的超順磁臨界尺 寸，將符合這種要求的鐵磁材料分散在有機材料中，鐵磁材料的自發(fā)磁化性質(zhì)就不會改變。 因此，鐵磁材料和有機材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)仍然具有鐵磁材料的高飽和磁化強度。而另一方面， 有機材料的電阻率較高，在復(fù)合材料中，相鄰的鐵磁材料之間通過高電阻率(一般來說，電 阻率應(yīng)當(dāng)大于lQcm)有機材料連接，因此可以獲得較高的總電阻率。所以有機材料與高飽 和磁化強度的鐵磁材料組成的復(fù)合材料綜合了有機材料和鐵磁材料的優(yōu)點，既能提高飽和 磁化強度，又具有高電阻率，而且復(fù)合材料可以以薄膜的方式在基片上沉積為薄(厚)膜， 用光刻等方法加工成微波器件中所需形狀，制備成單片集成電路。另外，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，對微波材料的性能提出了更多的要求，比如要求其具 有一定的彎曲能力。柔性有機材料與高飽和磁化強度的納米磁體組成的復(fù)合材料，因為具 有良好的柔韌性和較低的彈性模量，恰好可以滿足微波材料柔韌性的要求。以下結(jié)合附圖和一系列具體實施例，對本發(fā)明的復(fù)合材料的各個細節(jié)及其制備方 法作進一步地描述。實施例1
本實施例是一種在基片上生長的Fe-Zn-Mn-0和卟啉鋅的復(fù)合膜，其中，基片和所 述復(fù)合膜之間還具有一層金薄膜，用作緩沖層，避免復(fù)合膜與基片的熱膨脹系數(shù)不同帶來 的膜或基片的開裂。所述緩沖層也可以是鉭、釕、鉬等形成的薄膜。本實施例的復(fù)合膜制備方法如下(1)取三種原料Fe203、Zn0和Mn304，其質(zhì)量比為9 1 10，原料的純度高于98% ； 在原料中加入去離子水，放入球磨機中磨60分鐘。烘干后，在800°C下預(yù)燒3小時。然后再 摻入適量的Si02、Zr02和CaC03放入球磨機中磨120分鐘，烘干，得到備用的Fe-Zn-Mn-0粉末。(2)將步驟(1)得到的磁性Fe-Zn-Mn-0粉末和卟啉鋅粉末按照質(zhì)量比20 1，手 動機械充分攪拌，烘干并預(yù)壓成型，然后在10_4Pa的真空環(huán)境中于100°C燒結(jié)3小時，得到 混合靶材。(3)在Si基片上，使用激光脈沖沉積(PLD)生長lOnm的金薄膜；(4)將所述混合靶材放入PLD的腔內(nèi)，本底真空為8 X 10_5Pa，用激光脈沖沉積方法 生長所述混合靶材，得到1 P m的Fe-Zn-Mn-0和卟啉鋅的復(fù)合膜。用上述方法制備得到的Fe-Zn-Mn-0和卟啉鋅的復(fù)合膜的飽和磁化強度可以達到 220emu/cm3,電阻率可以達到106Qm。在本實施例中，也可以使用電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)沉積方法來替代激光脈沖沉積方 法。值得注意的是，當(dāng)使用熱蒸發(fā)方法時，所述步驟(2)中，粉末充分混合后，不需要再壓成 靶材。大多數(shù)固態(tài)的有機材料都可以用熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、或激光脈沖沉積方法生長，可 以替換上述實施例中的卟啉鋅粉末。相對于熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)，使用激光脈沖沉積方法 生長的薄膜，成分與靶材的成分相同，不需要通過調(diào)節(jié)生長速率來調(diào)節(jié)成分。實施例2本實施例是一種磁性合金MFe納米顆粒和三聚氰胺粉末的復(fù)合膜。制備方法如 下(1)將市場上購買的磁性合金NiFe納米顆粒和三聚氰胺粉末按照質(zhì)量比1 8， 充分攪拌，混合均勻，并預(yù)壓成型，然后在10_4Pa的真空環(huán)境中于80°C燒結(jié)2小時，得到混 合靶材。(2)使用電子束蒸發(fā)方法在Si基片上生長lOnm的金薄膜；(3)用電子束蒸發(fā)方法生長(1)制備的混合靶材，生長500nm的復(fù)合膜，其中磁性 金屬NiFe以直徑約為lOOnm的顆粒形式存在。實施例3本實施例是一種八羥基喹啉鋁(Alq3)與磁性金屬粉末Co的復(fù)合膜。制備方法如 下(1)在薄Cu基片(厚度約0. 1mm)上熱蒸發(fā)得到lOnm的金薄膜(2)使用熱蒸發(fā)方法分別沉積兩種薄膜。將有機材料八羥基喹啉鋁(Alq3)與磁性 金屬粉末Co分別放入兩個坩鍋蒸發(fā)舟中。在本底真空優(yōu)于3 X 10_4Pa的環(huán)境下，同時對盛放 所述八羥基喹啉鋁的蒸發(fā)舟和盛放所述金屬粉末Co的蒸發(fā)舟通以適當(dāng)電流進行加熱，以 實現(xiàn)同時鍍膜。鍍膜速度和膜厚由晶體振蕩膜厚測試儀實時監(jiān)控，調(diào)節(jié)加在蒸發(fā)舟上的電 壓以控制蒸發(fā)速率。所述八羥基喹啉鋁的蒸發(fā)速率調(diào)節(jié)至2nm/s ；所述Co粉末的蒸發(fā)速率調(diào)節(jié)至lnm/s。按照上述沉積速率，同時蒸發(fā)沉積兩種材料，在鍍金的銅基片上生長50 ym 的復(fù)合混合薄膜(如圖2所示，其中21為基片，22為待沉積的有機材料，23為待沉積的磁 性材料)。在本實施例中，調(diào)節(jié)有機材料與磁性材料的生長速率來實現(xiàn)成分調(diào)節(jié)。也可以將 (1)中八羥基喹啉鋁(Alq3)粉末壓制成靶材，和塊狀Co靶材分別放入激光脈沖沉積儀器 中，使用激光脈沖沉積替代熱蒸發(fā)方法，同時沉積兩種材料，得到復(fù)合薄膜。復(fù)合薄膜的電 阻率可達到103Qm，飽和磁化強度可達到800emu/cm3。采用紫外曝光工藝或掩膜法，配合離子束刻蝕得到有一定形狀的復(fù)合薄膜單元， 可以制成如帶線Y結(jié)環(huán)形器等器件，此過程中不需要將基片與鐵磁材料分開生長，實現(xiàn)一 體化的單片集成電路。實施例4本實施例與實施例3基本一致，區(qū)別僅在于制備方法中的步驟(2)。本實施例將實施例3中步驟(2)同時沉積八羥基喹啉鋁和Co的過程，改為先沉積 八羥基喹啉鋁lOnm，之后再沉積Co金屬6nm，并重復(fù)30個周期，其他步驟與實施例3相同， 得到 240nm 的[Alq3 (lOnm) /CoFe (6nm) ] 10 復(fù)合多層膜。實施例5本實施例是一種[聚六氟乙烯(6nm) /La0.67Sr0.33Mn03 (8nm) ] 10復(fù)合多層膜。制備方 法如下(1)將塊狀的聚六氟乙烯靶材(市場購買得到)放入激光脈沖沉積設(shè)備的一個靶 位，將La(l.67Sra33Mn(aj(在同一個腔中的另一個靶位。將BaTi04陶瓷基片放入腔中；抽真空， 至本底真空為9X10_5Pa。(2)使用激光功率為200mJ，頻率為2. 5Hz，沉積聚六氟乙烯靶位，得到6nm的聚六
氟乙烯薄膜。(3)使用激光功率為200mJ，頻率為2. 5Hz，沉積La(1.67SrQ. 33Mn03靶位，得到8nm的 33Mn03 薄膜。(4)重復(fù)步驟(2) (3)20次，得到280nm的[聚六氟乙烯(6nm)/ La0.67Sr0.33Mn03 (8nm) ] 10 復(fù)合多層膜。本實施例中，薄膜的生長的方法可以更換為射頻磁控濺射法。實施例6本實施例是一種酞菁銅/FePt復(fù)合多層膜。制備方法如下(1)酞菁銅溶于三氯甲烷中配制成濃度為lmmol/1的溶液，使用微量進樣器滴加 0. 5ml在基片的中央，以200 800轉(zhuǎn)/分的速度轉(zhuǎn)10秒，當(dāng)溶液在表面鋪開后，以2000轉(zhuǎn) /分的速度旋轉(zhuǎn)40秒，旋轉(zhuǎn)涂覆后的熱氧化硅片置于真空干燥箱中，50°C干燥1小時，得到 比較均勻的酞菁銅薄膜。(2)在(1)制備的薄膜上，使用磁控濺射，在120W、0. 07Pa的條件下，生長lOnm的 FePt薄膜。(3)重復(fù)步驟(1) (2)20次，得到酞菁銅/FePt復(fù)合多層膜。在此實施例中，有機膜與磁性膜使用不同的生長方法，互不干擾，磁性薄膜可以為 用常規(guī)的沉積方法生長得到的其他磁性材料。
因為大多數(shù)固態(tài)的有機材料都可以用熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、或激光脈沖沉積方 法生長(部分有機薄膜可以用射頻磁控濺射方法生長得到)，可以替換實施例5中的聚 六氟乙烯，生長得到復(fù)合多層膜。而其他液態(tài)或者易溶于溶劑中有機材料可以用涂敷法 (Coating)、旋涂法(Spin coating)技術(shù)得到有機薄膜，按照實施例6的方法，然后再生長 磁性薄膜，并重復(fù)得到多周期復(fù)合膜。實施例7本實施例是A1203基片上的M磁性納米管與聚氟丙烯復(fù)合材料的薄膜。制備方法 如下將M磁性納米管放入聚氟丙烯懸濁液中，Ni磁性納米管與聚氟丙烯的質(zhì)量比為 1 1，攪拌混合均勻，使用微量進樣器滴加0.5ml在A1203基片的中央，以200 800轉(zhuǎn)/ 分的速度預(yù)轉(zhuǎn)10秒，當(dāng)溶液在表面鋪開后，以3000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)40秒，涂覆后的基片 置于真空干燥箱中，100°C烘干，得到復(fù)合膜；然后在復(fù)合膜上再次旋涂生長復(fù)合溶液，重復(fù) 上述操作20次，得到A1203基片上的M磁性納米管與聚氟丙烯復(fù)合材料的薄膜。此實施例中，可以將M磁性納米線更換為磁性納米空心顆粒、磁性納米線、或其 他磁性納米管中的任意一種，還可以將聚氟丙烯更換為有機材料。實施例8本實施例是M78Fe22磁性納米管與油酸混合的復(fù)合薄膜。本實施例中使用具有清 潔表面的可彎曲的薄銅片作為襯底。本實施例的復(fù)合薄膜的具體制備方法如下(1)取 lmg/mL 的吡咯氯仿溶液 30mL,鋪展在 KSV Minitrough2Langmuir-Blodgett 膜儀器中，在水溫為10°C、表面壓為32mN/m的條件下，在基片上垂直提拉生長單層吡咯有 機薄膜；(2)將表面活性處理的Ni78Fe22磁性納米管與0. 5mg/mL的油酸氯仿溶液混合， Ni78Fe2dlt性納米管與油酸的質(zhì)量比為5 1，取混合溶液30mL，鋪展在KSV Minitrough2 Langmuir-Blodgett膜儀中，垂直提拉法在吡咯膜表面生長單層Ni78Fe22磁性納米管油酸混 合薄膜，得到高度取向的納米管與吡咯、油酸的混合薄膜。(3)重復(fù)執(zhí)行所述步驟(1) (2) 20次，得到復(fù)合材料薄膜。在此實施例中，有機膜與磁性膜使用不同的生長方法，互不干擾，磁性薄 膜可以用常規(guī)的沉積方法生長得到的其他磁性材料。吡咯可以更換為其他可以用 Langmuir-Blodgett 生長的材料。實施例9本實施例是一種吡咯和磁性金屬C09(1Fe1(1復(fù)合材料薄膜。制備方法如下(1)稱取10mg的吡咯，溶于10mL的氯仿，配制成lmg/mL的吡咯的氯仿溶液；(2)使用具有清潔表面的玻璃片作為襯底，夾在KSV Minitrough2Langmuir-Blodgett 膜儀器的襯底夾上，并在 Langmuir-Blodgett 膜儀器槽中 加入適量去離子水，將玻璃片浸入去離子水中。(3)使用微量取樣器取30mL步驟(1)配制的溶液，將其鋪展在KSVMinitrough2 Langmuir-Blodgett膜儀器的去離子水表面，在水溫為10C下，壓縮有機分子膜，達到表面 壓為32mN/m ；維持表面壓為32mN/m，垂直提拉生長單層比咯分子有機薄膜；在氮氣流中將 其吹干。
(4)將上面制備的有機薄膜轉(zhuǎn)移到，磁控濺射腔中。在高真空條件下，使用磁控濺 射方法在120W、0. 07Pa的條件下，在有機膜上濺射生長4nm的磁性金屬C09(1Fe1(1，生長速率 為 0.05nm/so(5)重復(fù)上述步驟(1)至(4) 10次，得到玻璃片上的復(fù)合材料薄膜。圖3為原子力顯微鏡測得的其表面形貌圖像，其中金屬明顯為顆粒狀。測量 得到復(fù)合薄膜的電阻率達到105 Q m，飽和磁化強度達到400emu/Cm3，100MHz時磁導(dǎo)率 U ‘ 3，達到高飽和磁化強度，高電阻率的要求。在此實施例中，有機膜與磁性膜使用不同的生長方法，互不干擾，磁性薄 膜可以用常規(guī)的沉積方法生長得到的其他磁性材料。吡咯可以更換為其他可以用 Langmuir-Blodgett 生長的材料。最后，應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實施例并非窮舉，目前，組成本發(fā)明復(fù)合膜的有機材料 可采用八羥基喹啉鋁、脂肪酸、氨基噻吩、P卜啉類化合物、喹啉類化合物、吡咯類化合物、酞 菁類化合物、噻吩類化合物、聚六氟乙烯、聚脲、聚苯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚 乙烯、環(huán)氧樹脂、聚丙烯、聚氨酯樹脂或者上述有機物的混合物；組成本發(fā)明復(fù)合膜的有機 材料還可以選擇聚乙炔、聚丙烯酸、硫醇、聚碳酸酯、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪烷基腈、鹵代 脂肪酸、異氰酸酯類化合物、聚合噻吩、簡單取代芳香化合物、含苯環(huán)的聚合物、含萘環(huán)的聚 合物、含芴環(huán)的聚合物、磷脂類化合物、肽、蛋白質(zhì)、DNA或者上述有機物的混合物；本發(fā)明 能夠采用的有機材料并不限于上述物質(zhì)。目前，本發(fā)明中的納米磁體的可選材料包括Co、Fe、Ni、C0l_xFex、Ni^.Fe^ C0l_xPtx、 C0l_xCrx、Ni^Cop C0l_x_yFexNiy、Fe_Pt、 Sm_Co、Nd—Fe—B、Fe_Pd、 Co—Pd、 Co-Fe-B 或Fe-Co-Ni-B ；本發(fā)明中的納米磁體還可以選擇Al-Ni_Co、Fe-Ba_0、Fe-Sr_0、Fe_Pb_0、 Sm-Co-Fe、Mn-Al-C、La-Ca-Mn-O、La-Sr-Mn-O、Fe_Si、Fe_Al、Fe_Mn、Fe_Cu、Fe_Mo、Fe-ff, Fe-Si-Al、Fe-P-C、R、R-R~、R-M或者含有稀土元素的二元或多元氧化物；其中0 < x < 1，
0< y < 1，且0 < x+y < 1，R、R、為稀土金屬元素、M為非稀土金屬元素，但本發(fā)明能夠采 用的納米磁體材料并不限于此。本發(fā)明中，所述鐵磁材料與有機材料的質(zhì)量比優(yōu)選范圍是1 8 20 1。一般情況下，所述復(fù)合薄(厚)膜厚度優(yōu)選范圍為lOnm 3mm。所述的納米磁 體包括磁性納米薄膜、空心磁性納米顆粒、實心磁性納米顆粒、磁性納米線、磁性納米管； 所述的有機材料可以是一種有機材料，也可以是多種有機材料的混合；可以加入適量的有 機粘合劑，增大復(fù)合薄膜的附著力。一般來說，所述復(fù)合材料的相對磁導(dǎo)率P ‘ ^可滿足 1. 5 ^ u ‘ r ^ 105，飽和磁化強度Ms可滿足150emu/cm3彡Ms彡2000emu/cm3,電阻率大于
1Q cm。最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種微波復(fù)合材料，其特征在于，由鐵磁材料的納米磁體和有機材料復(fù)合而成，所述納米磁體分布在所述有機材料中，所述鐵磁材料的納米磁體的尺寸大于所述鐵磁材料的室溫超順磁臨界尺寸，所述有機材料的電阻率大于1Ωcm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述鐵磁材料與有機材料的質(zhì) 量比為1 8 20 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述微波復(fù)合材料是制作在基 片上的復(fù)合膜，所述復(fù)合膜與基片之間具有用于避免復(fù)合膜或基片開裂的緩沖層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述有機材料是八羥基喹啉 鋁、脂肪酸、氨基噻吩、聚六氟乙烯、聚脲、聚苯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、 環(huán)氧樹脂、聚丙烯、聚氨酯樹脂或者上述有機物的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述有機材料是卟啉類化合 物、喹啉類化合物、吡咯類化合物、酞菁類化合物、噻吩類化合物、聚乙炔、聚丙烯酸、硫醇、 聚碳酸酯、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪烷基腈、鹵代脂肪酸、異氰酸酯類化合物、聚合噻吩、簡單 取代芳香化合物、含苯環(huán)的聚合物、含萘環(huán)的聚合物、含芴環(huán)的聚合物、磷脂類化合物、肽、 蛋白質(zhì)、DNA或者上述有機物的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述鐵磁材料是Co、Fe、Ni, Co^xFex> Ni^xFex> Co1^Ptx> Co1^Crx> Ni^xCox> Co1HFexNiy、Fe-Pt > Sm-Co > Nd-Fe-B> Fe_Pd、 Co-Pel、Co-Fe-B 或 Fe-Co-Ni-B ；其中 0<1<1，0<7<1，且0<1+7<1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波復(fù)合材料，其特征在于，所述鐵磁材料是Al-Ni-Co、 Fe-Ba-O> Fe_Sr_0、Fe_Pb_0、Sm-Co-Fe> Mn-Al-C> La-Ca-Mn-O> La-Sr-Mn-O> Fe-Si、Fe-Al、 Fe-Mn, Fe-Cu, Fe-Mo, Fe_W、Fe-Si-Al、Fe_P_C、R、R-R~、R-M 或者含有稀土元素的二元或多 元氧化物；其中R、R、為稀土金屬元素、M為非稀土金屬元素。
8.一種制備權(quán)利要求1所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)將鐵磁材料的納米磁體和有機材料充分混合；2)在基片上生長步驟1)所得到的混合材料，得到復(fù)合膜。
9.一種制備權(quán)利要求1所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)選取鐵磁材料的納米磁體和有機材料；2)在基片上同時生長所述鐵磁材料的納米磁體和有機材料，得到復(fù)合膜。
10.一種制備權(quán)利要求1所述微波復(fù)合材料的方法，包括如下步驟1)選取鐵磁材料的納米磁體和有機材料；2)在基片上交替生長有機材料和鐵磁材料的納米磁體，得到多層次的復(fù)合膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的制備權(quán)利要求1所述微波復(fù)合材料的方法，其特征 在于，所述步驟2)之前，首先在所述基片上制備一層用于避免膜或基片開裂的緩沖層。
12.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的制備權(quán)利要求1所述微波復(fù)合材料的方法，其特征 在于，所述鐵磁材料與有機材料的質(zhì)量比為1 8 20 1。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微波復(fù)合材料，該微波復(fù)合材料由鐵磁材料的納米磁體和有機材料復(fù)合而成，所述納米磁體分布在所述有機材料中，所述鐵磁材料的納米磁體的尺寸大于所述鐵磁材料的室溫超順磁臨界尺寸，所述有機材料的電阻率大于1Ωcm。本發(fā)明還相應(yīng)地提供了多種方法制備所述微波復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的優(yōu)點包括本發(fā)明的微波復(fù)合材料具有高電阻率和高飽和磁化強度的特點；本發(fā)明的微波復(fù)合材料柔韌性好，具有一定彈性；本發(fā)明有利于器件的小型化、輕便化；本發(fā)明的制備工藝可以與常規(guī)的半導(dǎo)體工藝兼容，實現(xiàn)一體化的單片集成電路。
文檔編號C07F1/08GK101847479SQ20091008018
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者周文平, 王云鵬, 王文秀, 韓秀峰 申請人:中國科學(xué)院物理研究所